专题02 《功与功率》压轴培优题型训练【七大题型】（原卷版）

专题02《\o"11.3功"功与\o"11.4功率"功率》压轴培优题型训练【七大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1力是否做功的判断】 1【题型2比较功的大小】 3【题型3功的计算和公式的应用】 3【题型4有用功和额外功】 9【题型5比较功率的大小】 9【题型6功率的计算及公式的应用】 11【题型7功率测量的实验】 17【题型1力是否做功的判断】1．2020年珠峰高程测量登山队克服重重困难，实现我国专业测绘人员首次登珠测高，关于登山过程中涉及的物理知识，下列解释正确的是（）A．登山员从山脚到山顶的过程中，其重力不做功 B．脚穿戴冰爪的登山靴，可以增大摩擦，利于攀登 C．登山靴锋利的冰爪，可以减小压强，利于插入冰雪中 D．携带氧气瓶供氧，可以减小山顶气压偏高带来的危险2．小华参加校外劳动时，经历了如下过程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推动；③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库。则（）A．①中小华对这筐玉米做了功 B．②中小华对这筐玉米做了功 C．③中他们对这筐玉米做了功 D．④中他们对手推车没有做功3．2023年4月27日，我校举行了第三届运动会，来自各年级的运动员们奋力拼搏，取得了优异的成绩，对比赛中涉及的一些物理现象，下列说法正确的是（）A．跳远运动员离地上升到最高点时受平衡力的作用 B．50米比赛时，运动员冲线后不能立即停下，是因为运动员受到惯性的作用 C．实心球沿抛物线在空中飞行，假设在最高点时它受到的所有力全部消失，实心球将保持静止 D．跳高运动员从最高处下落到地面过程中，运动员所受重力做了功4．近年，我国自主研发的深海钻探利剑——“海牛Ⅱ号”抵达2060m的海底，并成功下钻231m，刷新了深海海底钻机的世界纪录。“海牛Ⅱ号”在海面下匀速竖直下潜的过程中（）A．重力不做功 B．浮力变大 C．所受压强减小 D．排开海水的质量不变5．（多选）如图所示，水平地面的粗糙程度相同，完全相同的甲、乙两个木箱，在水平推力F的作用下，一起向右做匀速直线运动，则以下说法正确的有（）A．甲木箱所受的重力不做功 B．乙木箱对甲木箱的压力大小等于乙木箱的重力 C．乙木箱受到甲木箱向右的摩擦力 D．若增大水平推力F，地面对甲木箱的摩擦力变大6．（多选）在一次沿竖直杆滑降训练中，消防员从5m高处滑到离地面20cm处悬停，先后经历了a、b、c、d四个阶段（每个阶段经历的时间相同）。整个训练过程，速度随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（）A．消防员的重力在b阶段做功最多 B．只有b阶段，消防员处于平衡状态 C．消防员四个阶段都在克服摩擦力做功 D．a阶段，滑竿受到的摩擦力小于消防员的重力7．当汤圆刚放入水中时会沉入锅底，而当汤圆煮熟后则会浮出水面，如图是模拟同一个汤圆刚下锅和煮熟后的状态。若汤圆沉底时受到浮力为F1，漂浮时受到浮力为F2，则F1F2（选填“＜”“＞”或“＝”）；若煮熟后汤圆的体积约为20cm3，那么它在上浮过程（未露出水面）中所受浮力为N；将汤圆盛入碗中，在水平移动的过程中，托着碗底的手对碗（选填“做功”或“不做功”）。（假设整个过程中水的密度不变，忽略汤圆质量的变化ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）【题型2比较功的大小】 8．教室内桶装水，由学生自行搬运、更换。如图所示，某次搬运过程中，四名学生分别用背背、手抱、平拉、滚动的方式运满桶水，在粗糙程度相同的水平地面上匀速搬运相同路程，则对满桶水做功最多的是（）A．B．C．D．9．如图所示，一块厚度和密度都均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲W乙（两空均填“大于”、“等于”或“小于”）。【题型3功的计算和公式的应用】 10．如图1所示，水平地面上有一块质量为100千克、底边为40厘米×50厘米、高1米的长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。下列说法正确的是（）A．1～3s内，物块受到的摩擦力为300N B．0～6s范围内，只有3～5s内物体运动状态没有改变 C．3～5s内，物体移动的距离为2m D．3～5s内，推力对物块做功为200J11．某同学把装有20个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼，以下说法中，正确的是（）A．鸡蛋受到的总重力是1000N B．该同学上楼的速度大约是15m/s C．该同学对鸡蛋做的功大约是60J D．3楼的大气压高于1楼的大气压12．如图所示，沿斜面向上用5N的拉力把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，下列说法不正确的（）A．物体所受摩擦力的大小为5N B．物体所受重力与斜面对物体的支持力不是一对平衡力 C．斜面受到物体的压力与物体受到斜面的支持力是一对相互作用力 D．若以更大的拉力将物体沿斜面拉到顶端，物体所受到的摩擦力大小保持不变13．如图甲，体积为1000cm3的实心均匀正方体A，自由放置在底面积为200cm2、高为16cm的薄壁柱形容器中，容器重力为10N；底面积50cm2、高为10cm的长方体B通过一轻质细线悬挂于天花板，细线拉力为12N，A与B相距7cm，现往容器中注入某种液体，当液体深度为15cm时，细线拉力变为10N，如图乙，此时液体对容器底的压强为1500Pa。下列说法正确的是（）​A．液体的密度为0.8g/cm3 B．从甲图到乙图，A物体克服重力做功42J C．从甲图到乙图，容器对桌面的压力增加了30N D．若轻轻剪断乙图中细线，待A、B物体静止后，容器对桌面的压强为2350Pa14．小明在学校运动会上市仪仗队手，如图所示。他竖直举旗前进时，风给红旗水平向右的阻力为20N，其作用点可以看成在A点。已知AB＝1.6m，BC＝0.4m小明的两只手分别位于B、C两点，他用一只手握紧旗杆不让它下滑，用另一只手拉住旗杆不让它倾斜。则另一只手对旗杆加的最小拉力为N，沿水平路面匀速前进10m的过程中小明克服风力做的功为J。15．如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量为全身质量的60%，则她上半身的重力为N，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她在这段时间克服重力做的功为J。16．一根金属棒AB置于水平地面上，现小明通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示，在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示。可知金属棒的重力G为N；小明想用同样的方式使用弹簧测力计竖直将棒的左端A端拉起，则A端刚好被拉起时弹簧测力计的示数为N。17．如图甲所示，底面积为400cm2的轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上，圆锥体A、正方体B浸没在某种液体中。正方体B的体积为1000cm3，通过不可伸长的细线与容器底部相连，A放在B上。打开阀门K放出液体（每秒钟放出液体的体积相同），细线的拉力大小F与容器中液体深度h关系如图乙所示，容器中液体深度h与放水时间t关系如图丙所示，则圆锥体A浸没时所受浮力大小为N。当液面下降到恰好和B的上表面相平时，关闭阀门K剪断细线，将A从B上取下放入液体中。待A、B静止后，液体对容器底的压强变为剪断前的，则剪断细线前后B克服重力做功J。​18．小明在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图所示，g取10N/kg。（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做多少功？（2）展台台面承受的压强不能超过40kPa，如果把展品放到水平展台台面上，展品与台面的接触面积是40cm2，台面会不会被压坏？请通过计算说明。19．如图所示，置于水平地面上底面积为50cm2的容器中盛有密度为0.8×103kg/m3的液体，质量为0.3kg、边长为5cm的正方体用细绳悬挂在容器上方的位置A，已知正方体底部距液面的高度为0.4m，剪断细绳后该正方体沿竖直方向下落，最终停在容器底部B点，此时液体的深度为0.8m。（1）正方体静止在位置A时拉力的大小为多少？（2）正方体静止在容器底部B时，液体对正方体底面的压力为多少？（3）正方体从开始下落至其静止在容器底部B时底部的过程中重力做功为多少？20．一个重40N、底面积为2.0×10﹣2m2的金属块B静止在水平面上，如图甲所示。现有一边长为lA＝0.2m的立方体物块A，放于底面积为0.16m2的圆柱形盛水容器中，把B轻放于A上，静止后A恰好浸没入水中，如图乙所示。（已知水的密度为ρ水＝1.0×103kg/m3，A的密度ρ＝0.5×103kg/m3）求：（1）B对水平面的压强；（2）把B从A上取走后（如图丙所示），水对容器底部压强的变化量；（3）把B从A上取走，水的重力做功多少。21．如图甲所示，足够深的容器放在水平桌面上，不可伸长的细线一端与不吸水物块的底面相连，另一端固定在容器底部。缓慢向容器中加水，直到物块完全被水淹没，如图乙所示，加水过程中细线的拉力F与水的深度h关系图象如图丙所示。已知木块重5N，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求（1）物块受到的最大浮力；（2）刚被完全淹没时，物块下表面处水的压强；（3）加水过程中浮力对物块做的功。22．新能源汽车以其环保和节能逐渐获得人们的青睐。如图所示某新能源汽车质量为1.4t，静止在水平地面上时，车轮与地面总接触面积为0.1m2.当该汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶7min，行驶过程中受到的阻力为1000N.求：（g取10N/kg）​（1）汽车静止时对水平地面的压强是多少？（2）在行驶过程中，汽车通过的路程是多少？（3）在行驶过程中，汽车发动机牵引力做的功是多少？（4）安全重于泰山，交通法规定：严禁机动车辆行驶时超速、超载。请你运用所学的物理知识解释超速、超载行驶时存在安全隐患的原因（写出其中一条即可）。【题型4有用功和额外功】 23．如图所示，将细绳的一端固定在天花板上，细绳绕过滑轮后，手作用在细绳的B点，利用滑轮匀速提升物体。若不计摩擦，下列说法正确的是（）A．物体克服重力做的功是总功 B．物体和绳子上B点移动的距离相等 C．手对B点施加的拉力所做的功是有用功 D．绳子上A点和B点受到的拉力大小相同24．小明利用如图甲所示的滑轮组，将不同的物体匀速提升1m，图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图，不计绳重和摩擦。定滑轮的作用是，物重为150N时，小明做的有用功为J，动滑轮的重力为N。【题型5比较功率的大小】 25．如图小红和爷爷同时从1楼出发爬到6楼，小红领先到达。下列说法正确的是（）A．爷爷爬楼的路程长 B．爷爷做功的功率较小 C．小红所做的功更多 D．小红爬楼的速度较快26．将质量相同的甲、乙两物体，分别沿BA和CA两个光滑斜面从底端匀速拉到顶端，如图所示。如果所用的时间相同，则拉力（）A．F甲做的功较多，功率较大 B．F甲做的功较多，功率较小 C．F甲和F乙做的功相同，功率不同 D．F甲和F乙做的功和功率均相同27．学习了功率的知识后，小明和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是（）①控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，即可比较功率大小②控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，即可比较功率大小③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③28．（多选）用弹簧测力计在同一木板上拉同一木块，使它先后在水平面和斜面上均以v的速度做匀速直线运动，如图所示。已知水平面上拉力与斜面上拉力之比为5：9，请分析下列说法正确的是（）A．相同时间内，甲、乙两次拉力对木块做功之比为5：9 B．甲、乙两次拉力做功的功率之比为5：9 C．甲中的木块受到的摩擦力比乙中的木块受到的摩擦力大 D．相同时间内，甲、乙两次克服摩擦力做功相等29．（多选）如图a所示，水平地面粗糙程度相同，用水平拉力F拉物体做直线运动，物体通过A、B、C、D段时“s﹣t”图象如图b所示，其中，物体经过各点的时刻在图象中已标注。CD段与AB段相比，下列说法正确的是（）A．物体所受摩擦力一样大 B．水平拉力F做的功较多 C．拉力F较小 D．水平拉力F做功的功率较小30．如图甲所示，将一块质地均匀的长木板平放在水平桌面上，用水平力F向右匀速推动木板至如图乙所示位置，推动木板的过程中，木板对桌面的压强将；木板受到的摩擦力将；水平推力F做功的功率将（选填“变大”“变小”或“不变”）。31．周末，体重相同的小李、小新两人从山脚下同一地点同时沿不同的路线（路程不同）出发登山，先后到达山顶的同一位置。已知小李选择的路线的路程比小新的长，且小李先到达山顶。小李克服自身所受重力做的功为W1，小新克服自身所受重力做的功为W2；小李克服自身所受重力做功的功率为P1，小新克服自身所受重力做功的功率为P2，则W1W2，P1P2。（均选填“＞”、“＜”或“＝”）32．如图所示，小华和小红一起坐在秋千凳上荡秋千，她们的重力分别是G1、G2，且G1＜G2，某次从最高点下摆到最低点的过程中，她们重力做功的大小分别为W1、W2，重力做功的功率分别为P1、P2。则W1W2（＞/＜/＝），P1P2（＞/＜/＝）。【题型6功率的计算及公式的应用】 33．甲、乙两同学进行爬杆比赛，甲从某一位置匀速爬到杆顶用时6s，乙从同一位置匀速爬到杆顶用时8s。若甲、乙两人的体重比之是4：3，则他们爬杆的功率之比是（）A．3：4 B．4：3 C．9：16 D．16：934．如图甲所示，水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用，其F﹣t和v﹣t图像分别如图乙和图丙所示。由图像可知（）A．0～3s内，推力对物体做功9J B．t＝5s时，物体受到的摩擦力是9N C．9～12s内，推力F对物体做功的功率为6W D．9～12s内，物体克服摩擦力做的功是6J35．如图甲所示，是建设荆州长江公铁大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景。A在下降到江底之前，始终保持0.1m/s的速度不变。如图乙所示是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像（江水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。则（）A．A从开始下降直到江面的过程中，钢缆绳对A做的功为5×104J B．A下降过程中重力的功率为5×103W C．A的密度为1.5×103kg/m3 D．当A下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压强为3×103Pa36．（多选）图中的物体A重5N，物体B重1N。用轻绳将两物体通过定滑轮连接，放手后，物体A恰能以速度v1沿着水平桌面向右做匀速直线运动，在物体A运动了一段距离s的过程中，所用时间为t1，轻绳的拉力F1做的功为W1，功率为P1；若对物体A施以水平向左的拉力F2，使其恰能以速度v2沿着水平桌面向左做匀速直线运动，在物体A运动了一段距离s的过程中，所用时间为t2，F2做的功为W2，功率为P2。不计定滑轮处摩擦，已知P1＝P2，则下列判断正确的是（）A．v1：v2＝1：2 B．t1：t2＝1：2 C．F1：F2＝1：2 D．W1：W2＝1：237．（多选）如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法正确的是（）A．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N C．物体B对物体A的摩擦力向左，大小为6N D．如果增大F2物体A可能向左运动38．一辆满载物资的总重为G的运输车，沿ABCD路线从A处到达D处，CD段与AB段高度差为h，如图甲所示。在整个过程中，汽车以恒定速度v运动，在t＝0时经过A处，t1时经过B处，t2时经过C处，汽车牵引力的功率P随时间变化的关系可简化为图乙所示（G、h、v、P1、P2、t1和t2均为已知量）。则：①AB段长度为（请用已知量表示）；②汽车在AB段和BC段运动时牵引力FABFBC（选填“＞”、“＝”或“＜”）；③汽车沿斜坡BC段运动时牵引力所做的功为（请用已知量表示）；④所受摩擦力为（不计空气阻力）。39．如图所示，质量为50g的金属小球从A处自由下滑。经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功为J，重力做功的功率为W。在整个活动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为J。（空气阻力忽略不计，g取10N/kg）40．如图，在两个大小为15N的压力F1和F2的作用下，质量为1kg的木块可在两个长板之间以0.1m/s的速度匀速向下滑落1min，重力做功J，如果保持两个压力F1和F2的大小和方向不变，为使木块以0.3m/s的速度匀速向上滑动，对木块向上的推力大小为N，此时推力的功率是W。41．小明是个航天迷，他利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程，将带有降落伞的重物从高处释放，速度增大至10m/s时打开降落伞，重物开始减速下落，重物从释放到落地共用了4s，其v﹣t图像如图所示，落地前的最后2s重物的运动可视为直线运动，打开降落伞后，降落伞和重物受到的空气阻力f与速度v满足关系式f＝kv2，k为定值，降落伞和重物的总质量为7.5kg，不考虑其所受浮力作用，g取10N/kg。则落地前的最后2s降落伞和重物受到的阻力为N，其总重力做功的功率为W；打开降落伞刚开始向下减速直线运动时，降落伞和重物受到的合力大小为N。42．俯卧撑是一项健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图甲所示的是小梁在水平地面上做俯卧撑时的情境，他将身体撑起时，O点为人的重心，人的质量60kg，AB的水平距离1.6m，OB的水平距离0.6m。（1）如图甲如果把A点看成支点，那么阻力臂为m，双手撑的力为N，此时可以把人看为一个（“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。（2）小梁在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为0.4m，则他1min内克服重力所做功的功率为W。（3）图甲中用力为F1，图乙所示的是小梁手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用B点，则F2F1（“大于”“小于”或“等于”）。43．如图甲所示，是从湖水中打捞一个圆柱形重物的示意图。在整个打捞过程中，绳子向上拉动的速度为v＝0.2m/s。图乙是此过程中拉动重物的拉力F随时间t变化的图像。设t＝0时开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，求：（1）重物露出水面前，绳子拉重物的功率；（2）圆柱形重物的密度；（3）水对湖底的压强（整个过程中，湖水深度不变）。44．为响应国家“低碳环保节能减排”的号召，纯电动汽车越来越受到消费者的青睐。某品牌电动汽车参数如表所示，某次百米加速测试行驶过程中，所用时间为8s。汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的0.15倍，求：（g取10N/kg）汽车质量（kg）2100满载质量（kg）2500长×宽×高（mm）4995×1910×1495最大功率（kW）180纯电续航里程（km）715轮胎与地面总接触面积（m2）0.04（1）汽车百米加速测试行驶过程中的平均速度；（2）汽车满载静止在水平地面上时，轮胎对地面的压强；（3）汽车满载时，匀速行驶的最大速度45．图甲中，小张用小车载着货物B耗时40s移动了20m，卸下货物后，他继续以相同速度将小车推至车的寄存点，图乙是他整个过程中做功与距离的关系图。若货物B的质量为40kg，整个过程做匀速直线运动。若推力大小与车货总质量成正比，则：（1）他推小车的速度v＝m/s。（2）卸下货物后，他推力的功率P＝W。（3）小车的质量m多大？46．河南由于地处中原腹地，交通便利，故积极打造现代物流产业，大力发展高端物流装备。在亚洲最大的物流园中，某公司生产的人工智能物流小车已经实现货物搬运和装卸全自动化运行，如下表是该人工智能物流小车的一些基本性能参数（g取10N/kg）。最大负荷1500kg导航方式5G最大推举高度300mm车重350kg行驶最大速度60m/min防护方式红外+雷达车轮材质硬质橡胶平均工作电压/电流24V/3A（1）物流小车以最大负荷在水平地面匀速行驶时，一个轮子与地面的接触面积为5cm2，则物流小车（共四个轮子）对地面的压强为多大？（2）物流小车以最大负荷运送货物时，以最大速度水平匀速行驶，整个工作过程共用时3min，已知物流小车匀速行驶时受到的阻力为总重力的0.02倍。则物流小车整个工作过程牵引力的平均功率为多少？（3）如果你是一名设计工程师，请从物理学角度为物流小车的安全使用写出两个建议。47．随着世界能源日趋紧张，波浪发电作为一种新能源的利用方式，受到世界各国的重视。如图甲所示是一种振荡浮体式波浪能发电装置。如图乙所示，其摆杆的一端有一个直径超过10m的圆柱体浮体漂浮在海面上，随着海浪上下振荡，摆杆的另一端通过传动装置与发电机相连。该波浪能发电装置简化示意图如图丙，浮体通过转轴连接在摆杆的B点，浮体的上下运动使摆杆AB绕着O点转动，带动连接在A点的传动装置与发电机工作。（ρ海水＝1.0×103kg/m3，ρ浮体＝0.1×103kg/m3，不考虑摆杆AB受到的重力以及转轴的摩擦）（1）浮体随海水向上移动，请在图丙